WO2018143432A1 - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

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WO2018143432A1
WO2018143432A1 PCT/JP2018/003662 JP2018003662W WO2018143432A1 WO 2018143432 A1 WO2018143432 A1 WO 2018143432A1 JP 2018003662 W JP2018003662 W JP 2018003662W WO 2018143432 A1 WO2018143432 A1 WO 2018143432A1
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light emitting
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昌代 瀧澤
晃伸 関
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株式会社エンプラス
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Definitions

  • the present invention relates to a surface light source device and a display device using the same.
  • An internally-illuminated signboard is a signboard in which a light source is arranged inside the signboard to shine the signboard itself. Internally illuminated signboards are excellent in notification effect and are used in various places. In recent years, light emitting diodes (LEDs) have been used as light sources for internally illuminated signboards. Light-emitting diodes have excellent characteristics such as small size, high power efficiency, bright color emission, no fear of ball breakage, excellent initial drive characteristics, resistance to vibration, and resistance to repeated on / off. is doing.
  • FIG. 1 shows a front view of an irradiated surface of a surface light source device 300 described in Patent Document 1.
  • the irradiated surface 32 is arranged in parallel to the optical axis LA of the light emitting element (light emitting diode) 330.
  • the area irradiated with light is shown in white to black, and the area where the amount of light irradiation is particularly large and looks brighter is shown in black compared to other areas.
  • the light flux controlling member (lens) 331 of the surface light source device 300 described in Patent Document 1 does not have a condensing function in the arrangement direction of the light emitting elements 330.
  • the light flux controlling member 331 of the surface light source device 300 described in Patent Document 1 does not have a light diffusing function. Therefore, a bright portion (excessively bright region) is generated in the immediate vicinity of each light emitting element 330, and a streaky dark portion is generated between the plurality of light emitting elements 330. That is, in the conventional surface light source device as described in Patent Document 1, the luminance is likely to be insufficient in a region far from the light emitting element, and luminance unevenness (hereinafter referred to as “streaky unevenness” between the plurality of light emitting elements is further achieved. It is also easy to occur.
  • An object of the present invention includes a surface light source device including a plurality of light sources, a surface light source device that has sufficiently high brightness even in a region far from the light source, and that is less likely to cause uneven brightness between the light sources, and the same. It is to provide a display device.
  • the surface light source device of the present invention includes a pair of substrates that are substantially parallel to each other, a pair of irradiated plates that are disposed between the pair of substrates and substantially perpendicular to the substrate, and are substantially parallel to each other.
  • a surface light source device having a plurality of light-emitting devices arranged in parallel to the irradiated plate at a predetermined pitch p on one or both of the light-emitting devices, the light-emitting device comprising: a light-emitting element; A light beam control member that controls a traveling direction of the light emitted from the light emitting element, the light beam control member including an incident surface on which the light emitted from the light emitting element is incident, and a part of the light incident on the incident surface.
  • a cross section passing through the optical axis and parallel to the irradiated plate It is concave, is linear or convex in a cross section that passes through the optical axis and is perpendicular to the irradiated plate, provided that the exit surface is not a flat surface, and the pair in the direction along the pair of irradiated plates.
  • the distance L from the surface of the light emitting device arranged on one of the substrates to the end of the irradiated plate on the other substrate side is 1000 mm to 3000 mm, and the distance between the irradiated plates t is 30 mm to 150 mm, the pitch p and the distance t between the irradiated plates satisfy p ⁇ t, and the light emitting device is disposed on both of the pair of substrates.
  • the luminous intensity of light emitted in the 7.0 ° direction when the optical axis direction is 0 ° is defined as a 1 , ⁇ tan ⁇ 1 (t / L) ⁇ ° (t is between the irradiated plates
  • the distance L is from the surface of the light emitting device disposed on one of the pair of substrates in the direction along the pair of irradiated plates to the end of the irradiated plate on the other substrate side.
  • a 1 and a 2 satisfy the equation (1) below, a 1 / a 2 ⁇ 0.5 ⁇ (1)
  • the optical axis direction of the light emitting device is 0 ° in a cross section perpendicular to the irradiated plate passing through the optical axis.
  • the luminous intensity of light emitted in a direction) (indicating the distance from the surface of the light emitting device disposed on one of the pair of substrates in the direction to the end of the irradiated plate on the other substrate side)
  • a 11 and a 12 satisfy the following formula (2): a 11 / a 12 ⁇ 0.5
  • the luminous intensity is 20 with respect to the maximum luminous intensity of light emitted from the light emitting device when the optical axis direction is 0 °.
  • the emission angles of light that become%, 30%, 40%, and 50% are b 20 , b 30 , b 40 , and b 50 (where b 50 ⁇ b 40 ⁇ b 30 ⁇ b 20 ), respectively, and the light emission In the cross section of the device in the direction parallel to the irradiated plate passing through the optical axis, the luminous intensity is 20% with respect to the maximum luminous intensity of the light emitted from the light emitting device when the optical axis direction is 0 °, If the light emission angles at 30%, 40%, and 50% are c 20 , c 30 , c 40 , and c 50 (where c 50 ⁇ c 40 ⁇ c 30 ⁇ c 20 ), then b 20 / c 20, b 30 / c 30 , b 4 / C 40, and b 50 / c 50 is a configuration that satisfies the following equation (3).
  • the display device of the present invention includes the above surface light source device and a display unit.
  • the surface light source device of the present invention sufficient luminance is obtained even in a region far from the light source, and luminance unevenness hardly occurs between the light sources.
  • FIG. 1 is a front view showing an irradiated surface of a conventional surface light source device.
  • 2A is a perspective view of the surface light source device according to Embodiment 1
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 2A
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. is there.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting device of the surface light source device according to the first embodiment.
  • 4A is a plan view of a light flux controlling member of the surface light source device according to Embodiment 1
  • FIG. 4B is a bottom view
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4A.
  • FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of light emitted from the light emitting device of the surface light source device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a graph showing the relative luminous intensity of the light emitted from the light emitting device of the surface light source device according to the first embodiment.
  • 7A is a simulation result showing the relative luminance in the length direction of the light emitting surface of the surface light source device according to Embodiment 1
  • FIG. 7B is a simulation showing the relative luminance in the width direction of the light emitting surface of the surface light source device. It is a result.
  • FIG. 7A is a simulation result showing the relative luminance in the length direction of the light emitting surface of the surface light source device according to Embodiment 1
  • FIG. 7B is a simulation showing the relative luminance in the width direction of the light emitting surface of the surface light source device. It is a result.
  • FIG. 8A is a simulation result showing the relative luminance in the length direction of the light emitting surface of the comparative surface light source device
  • FIG. 8B is a simulation result showing the relative luminance in the width direction of the light emitting surface of the surface light source device.
  • . 9A is a perspective view of the surface light source device according to Embodiment 2
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 9A
  • FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 9A. is there.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of light emitted from the light emitting device of the surface light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a display device of the present invention.
  • FIG. 2 shows a surface light source device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2A is a perspective view of the surface light source device 100
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2A
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 2A.
  • the surface light source device 100 includes a pair of substrates 11 that are substantially parallel to each other and a pair of substrates that are disposed substantially perpendicular to the substrate 11 between the substrates 11.
  • the irradiation plate 12 and a plurality of light emitting devices 13 arranged in a line at a predetermined pitch (center distance) p on the substrate 11 are provided.
  • the plurality of light emitting devices 13 are arranged in parallel with the irradiated plate 12.
  • the light emitting device 13 is disposed on both of the pair of substrates 11, and light is irradiated from each substrate 11 side to the center in the length direction of the surface light source device 100.
  • the surface light source device 100 at least one surface of the irradiated plate 12 is used as a light emitting surface.
  • the direction from one substrate 11 to the other substrate 11 is the “length direction”
  • the arrangement direction of the light-emitting devices 13 is the “width direction”
  • the direction toward 12 is also referred to as the “thickness direction”.
  • the substrate 11 is a pair of rectangular flat plates that constitute the bottom surface and the top surface of the surface light source device 100 and are arranged substantially parallel to each other.
  • a plurality of light emitting devices 13 are fixed in a line at a predetermined pitch p on the surfaces of the substrate 11 facing each other.
  • the substrate 11 is not limited to a rectangular flat plate as long as it can hold a plurality of light emitting devices 13, and is appropriately selected according to the shape of the surface light source device 100 and the like.
  • the material of the substrate 11 can be, for example, resin or metal. Further, the substrate 11 itself may be made of a material that reflects light (for example, metal), or a layer for reflecting light (a metal layer or a white layer) may be formed on the surface of the substrate 11. Good.
  • the substrate 11 When the substrate 11 reflects the light emitted from the light emitting device 13, the light emitted from the light emitting device 13 in the substrate direction is reflected by the substrate 11 toward the center in the length direction of the surface light source device 100, and the length of the surface light source device 100 is increased.
  • the brightness near the center in the vertical direction tends to increase.
  • the distance L from the surface of the light emitting device 13 arranged on one substrate 11 to the end of the irradiated plate 12 on the other substrate 11 side in the direction along the pair of irradiated plates 12. 1000 mm to 3000 mm.
  • the irradiated plate 12 is a pair of rectangular flat plates constituting the side surface of the surface light source device 100 and arranged substantially in parallel with each other, and is positioned so as to sandwich the substrate 11 and the light emitting device 13 therebetween.
  • each of the two irradiated plates 12 diffuses the light irradiated from the light emitting device 13 and transmits the light (hereinafter also referred to as a “diffusion plate”).
  • one of the two irradiated plates 12 may be a reflecting plate for reflecting light toward the other irradiated plate 12 (diffusing plate).
  • the diffuser plate only needs to be made of a material that can transmit light emitted from the light emitting device 13, and may be a plate made of, for example, resin or glass and having a light diffusion function. Further, the reflection plate only needs to be able to reflect the light emitted from the light emitting device 13 toward the diffusion plate, and the reflection plate itself may be made of a material that reflects light (for example, metal). A layer (a metal layer or a white layer) for reflecting light may be formed on the surface of the plate.
  • the interval t between the irradiated plates 12 facing each other is set to be equal to or greater than the pitch p (inter-center distance) between the light emitting devices 13 described later, that is, p ⁇ t. Has been. Specifically, the interval t between the irradiated plates 12 is 30 mm to 150 mm.
  • a plurality of light emitting devices 13 are arranged in a row on the substrate 11 at a predetermined pitch p.
  • the number of light emitting devices 13 included in the surface light source device 100 is appropriately selected according to the application of the surface light source device 100, the required light amount, and the like.
  • the pitch p is appropriately set to be equal to or less than the interval t between the irradiated plates 12.
  • Each light emitting device 13 includes a light emitting element 130 and a light flux controlling member 131, as shown in FIG. It is preferable that the luminous intensity of the light emitted from the light emitting device 13 is gradually decreased (for example, Lambertian light distribution) as the optical axis direction is the largest and the angle formed with the optical axis is increased.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting device 13 in a plane parallel to the irradiated plate 12. In FIG. 3, hatching is omitted to clearly show the structure of each member.
  • the light emitting element 130 is a light source of the surface light source device 100.
  • the light emitting element 130 may be an element having a light emitting surface such as a light emitting diode (LED), and the type thereof is not particularly limited.
  • the shape of the light emitting surface (hereinafter also simply referred to as “light emitting surface”) facing the light flux controlling member 131 of the light emitting element 130 is various, such as a circular shape, a square shape, a dome shape with a sealing resin, and is not particularly limited.
  • the area of the light emitting surface of the light emitting element 130 is appropriately selected according to the application of the surface light source device 100 and the like.
  • the light emitting element 130 is disposed in a recess 131e formed at the bottom of the light flux controlling member 131 (see FIG. 3).
  • the light flux controlling member 131 controls the traveling direction of the light emitted from the light emitting element 130.
  • the light flux controlling member 131 is positioned with the light emitting element 130 by a support portion (not shown), and is arranged so that its central axis CA coincides with the optical axis LA of the light emitting element 110.
  • the material of the light flux controlling member 131 is not particularly limited as long as it allows the wavelength of light emitted from the light emitting element 130 to pass. Examples of the material of the light flux controlling member 131 include light transmissive resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), and epoxy resin (EP), and glass.
  • the light flux controlling member 131 is formed by, for example, injection molding.
  • FIG. 4A shows a plan view of the light flux controlling member 131 of the present embodiment
  • FIG. 4B shows a bottom view of the light flux controlling member 131
  • FIG. 4C shows a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 4A
  • 4D is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 4A.
  • the line AA in FIG. 4A is a line substantially parallel to the irradiated plate 12
  • the line BB in FIG. 4A is a line substantially perpendicular to the irradiated plate 12. All of these lines pass through the central axis CA of the light flux controlling member 131 (the optical axis LA of the light emitting element 130).
  • hatching is omitted to clearly show the structure of the light flux controlling member 131.
  • the light flux controlling member 131 includes an incident surface 131a on which light emitted from the light emitting element 130 is incident, a total reflection surface 131b that totally reflects part of the light incident from the incident surface 131a, and is incident directly on the incident surface 131a. And an exit surface 131c for emitting the light that has reached and the light reflected by the total reflection surface 131b.
  • the incident surface 131 a is an inner surface of a recess 131 e formed at the bottom of the light flux controlling member 131.
  • the incident surface 131 a is formed at a position facing the light emitting element 130 so as to intersect the optical axis LA of the light emitting element 130.
  • the incident surface 131a is a rotationally symmetric surface with the central axis CA as the center.
  • the incident surface 131a has an inner top surface that forms the top surface of the recess 131e and an inner surface that forms the side surface of the recess 131e.
  • the inner top surface may be flat, convex downward or convex curved upward, but in the present embodiment, it is formed in a downward convex curved shape.
  • the inner diameter of the inner surface may be substantially constant from the inner top surface side to the opening edge side, and may gradually increase from the inner top surface side to the opening edge side. In the present embodiment, the inner diameter of the inner surface is substantially constant from the inner top surface side to the opening edge side.
  • the total reflection surface 131b is a surface extending from the outer edge of the bottom of the light flux controlling member 131 to the outer edge of the emission surface 131c.
  • the total reflection surface 131b is a rotationally symmetric surface formed so as to surround the central axis CA of the light flux controlling member 131, and the diameter of the total reflection surface 131b is from the incident surface 131a side (bottom side) toward the output surface 131c side. Gradually increasing.
  • the generatrix that constitutes the total reflection surface 131b is an arcuate curve that protrudes outward (side away from the central axis CA) (see FIGS. 4C and 4D).
  • total reflection surface in the present specification means a surface intended to totally reflect light that has reached the surface of the light emitted from the light emission center of the light emitting element 130.
  • the total reflection surface 131b On the total reflection surface 131b, most of the light emitted from a position other than the emission center of the light emitting element 130 and reaching the surface is totally reflected by the total reflection surface 131b, but the total reflection surface 131b reflects all the light. It is not a surface intended to be totally reflected.
  • the exit surface 131 c is a surface located on the opposite side of the incident surface 131 a (bottom) in the light flux controlling member 131 and is formed so as to intersect the central axis CA of the light flux controlling member 131.
  • the shape of the exit surface 131c in the cross section (see FIG. 4D) of the light flux controlling member 131 in the substantially vertical direction is different.
  • the shape of the exit surface 131 c in the cross section substantially parallel to the irradiated plate 12 of the light flux controlling member 131 is concave or linear (in this embodiment, concave), and is substantially perpendicular to the irradiated plate 12.
  • the shape of the emission surface 131c in the cross section in the direction is a convex shape or a straight shape (a convex shape in the present embodiment). However, they are not linear at the same time. That is, the emission surface 131c does not become a flat surface.
  • Examples of combinations of the shape of the exit surface 131c in a cross section substantially parallel to the plate to be irradiated 12 and the shape of the exit surface 131c in a cross section substantially perpendicular to the plate to be irradiated 12 are concave and linear, linear and convex. , And concave and convex shapes.
  • a flange (not shown) may be provided between the outer edge of the total reflection surface 131b and the outer edge of the emission surface 131c as necessary.
  • the incident surface 131a and the total reflection surface 131b are not directly connected, and another surface is formed between them. However, the incident surface 131a and the total reflection surface 131b are controlled by the light flux. Direct connection may be made on the bottom side of the member 131.
  • the specific shapes of the entrance surface 131a, the total reflection surface 131b, and the exit surface 131c of the light flux controlling member 131 are set so that the surface light source device 100 satisfies the following two conditions.
  • the maximum luminous intensity of the luminous intensity is 20%, 30%, b 20 40%, and 50% become emission angle of light, respectively, b 30, b 40, and b 50 (although, b 50 ⁇ b 40 ⁇ b 30 ⁇ b 20 ), and the light emitting device 13 passes through the optical axis LA of the light emitting element 130, and in the cross section parallel to the irradiated plate 12, the light axis direction LA is 0 °.
  • the light emitting device 13 condenses light near the center in the length direction of the surface light source device 100 in the thickness direction of the surface light source device 100, and diffuses light in the width direction of the surface light source device 100. Represents what to do.
  • an excessively bright region (bright portion) tends to occur in the immediate vicinity of the light emitting devices 13, and a streaky dark portion (streaks unevenness) occurs between the light emitting devices 13.
  • region corresponded within 150 mm from the light-emitting device 13 surface can be made more than 0.9.
  • the minimum luminance with respect to the maximum luminance is more than 0.9, when a person actually observes the surface light source device 100, the stripe unevenness in the width direction of the surface light source device 100 is hardly recognized.
  • the light emitting device 13 emits light in the 7.0 ° direction when the optical axis LA direction is 0 ° in a cross section perpendicular to the irradiated plate 12 through the optical axis LA of the light emitting element 130.
  • the above formula (1) specifies the luminous intensity of light emitted from the light emitting device 13 in a cross section perpendicular to the irradiated plate 12.
  • This indicates that the luminous intensity of a 1 is less than 0.5, that is, relatively small (see FIG. 5).
  • the luminance near the light emitting device is the highest, and the luminance near the center in the length direction of the surface light source device tends to be the lowest. If these luminance differences are large, the vicinity of the center in the length direction of the surface light source device is likely to appear very dark. In contrast, when the light intensity ratio (a 1 / a 2) and less than 0.5, it is possible to increase the amount of light traveling around the longitudinal center of the surface light source device 100.
  • luminance (luminance of the vicinity of the light-emitting device 13) of the whole light emission surface of the surface light source device 100 (length direction center of the plate 12 to be irradiated) It is possible to set the brightness in the vicinity to more than 0.2.
  • the minimum luminance with respect to the maximum luminance is more than 0.2, when a person actually observes the surface light source device 100, uneven luminance in the length direction of the surface light source device 100 is difficult to be recognized.
  • the brightness of the light emitting surface of the surface light source device 100 according to the first embodiment having the structure shown in FIG. 2 and the luminous intensity of light emitted in each direction from the light emitting device were simulated.
  • the shape of the exit surface 131c of the light flux controlling member 131 in each of the surface light source devices 1 to 7 is the shape shown in FIG. That is, the shape of the exit surface 131c in a cross section in a direction substantially parallel to the irradiated plate 12 is concave, and the shape in a cross section in the direction substantially perpendicular to the irradiated plate 12 is flat.
  • the shape (curvature, etc.) of the exit surface 131c of the light flux controlling member 131 was appropriately changed for each surface light source device.
  • the luminance of a surface light source device using a commercially available light flux controlling member and the luminous intensity of light emitted from each light emitting device in each direction were also simulated.
  • a commercially available light flux controlling member an incident surface is a flat surface, an output surface is a concave shape (conical shape), and a plurality of prism shapes are formed in a ring shape on a concave slope.
  • the commercially available light flux controlling member has the same shape in the cross section in the direction substantially parallel to the irradiated plate on the exit surface and the shape in the cross section in the direction substantially perpendicular to the irradiated plate on the exit surface.
  • the surface light source devices 1, 2, and 6 it is assumed that eight light emitting devices 13 are arranged on one substrate 11, and in the surface light source devices 3, 4, 5, and 7, one light emitting device 13 is provided. It is assumed that nine of each of the substrates 11 are arranged. Furthermore, the pitch p was 50 mm.
  • the distance L from the surface of the light emitting device 13 arranged on one substrate 11 to the end of the irradiated plate 12 on the other substrate 11 side is 2000 mm, and the interval t between the pair of irradiated plates 12 is 50 mm or 60 mm. Assumed.
  • the horizontal axis of FIG. 7A shows the position from the board
  • FIG. 7B Indicates the relative luminance value in the direction.
  • the horizontal axis of FIG. 7B shows the position from the center of the light emitting device located in the center of the arrangement direction of the light emitting devices.
  • the maximum luminance / minimum luminance in an area corresponding to within 150 mm from the light emitting device surface is over 0.9, The unevenness of the stripes generated between the light emitting devices is not noticeable (see FIG. 7B).
  • the maximum luminance / minimum luminance is 0.9 or less, a dark portion is generated between the light emitting devices, and the stripe unevenness is easily recognized (FIG. 8B). reference).
  • any surface light source device that satisfies the above formula (3) and satisfies the above formula (1) has a minimum luminance / maximum luminance over the entire light emitting surface of the surface light source device. It exceeds 0.2 and has sufficient luminance even at the center in the length direction of the surface light source device (see FIG. 7A).
  • the minimum luminance / maximum luminance on the light emitting surface of the surface light source device is 0.2 or less, and the vicinity of the center in the length direction of the surface light source device As a result, the luminance decreases (see FIG. 8A).
  • the shape of the light flux controlling member is the distance from the surface of the light emitting device disposed on one substrate to the end of the irradiated plate on the other substrate side in the direction along the pair of irradiated plates of the surface light source device. It is necessary to select appropriately according to L, the distance t between the pair of irradiated plates, the pitch p at which the light emitting device is disposed, and the like.
  • the shape of the light flux controlling member is controlled so as to satisfy the above formulas (1) and (3).
  • the light beam control member included in the light emitting device can collect light at the center in the length direction of the surface light source device in the thickness direction of the surface light source device, and diffuse light in the thickness direction of the surface light source device. Become. Therefore, it is possible to make a surface light source device in which streak unevenness is difficult to be visually recognized in the vicinity of the light emitting device and the luminance is sufficiently high near the center in the length direction.
  • FIG. 9 shows a surface light source device 200 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 9A is a perspective view of the surface light source device 200
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 9A
  • FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 9A.
  • the surface light source device 200 includes a pair of substrates 11 that are substantially parallel to each other and a pair of irradiated plates 12 that are disposed between the substrates 11 and approximately perpendicular to the substrate 11. And a plurality of light emitting devices 23 arranged in a line at a predetermined pitch p on the substrate 11. The plurality of light emitting devices 23 are arranged in parallel with the irradiated plate 12. In the present embodiment, the light emitting device 23 is disposed on only one of the pair of substrates 11, and light is irradiated from the one substrate 11 side toward the other substrate 11 side. In addition, about the structure same as the surface light source device 100 of Embodiment 1, the same number is attached
  • the light emitting device 23 of the present embodiment includes a light emitting element and a light flux controlling member, and the light emitting element is the same as the light emitting element in the light emitting device 13 of the first embodiment.
  • the light flux controlling member controls the traveling direction of the light emitted from the light emitting element, and is positioned with the light emitting element by the support portion so that the central axis CA coincides with the optical axis LA of the light emitting element. Is arranged.
  • the light flux controlling member includes an incident surface on which light emitted from the light emitting element is incident, a total reflection surface that totally reflects a part of the light incident on the incident surface, and a part of the light incident on the incident surface. And an emission surface for emitting the light reflected by the reflection surface.
  • the incident surface, total reflection surface, and exit surface of the light flux controlling member are the same as those of the light flux controlling member of the first embodiment.
  • the specific shapes of the entrance surface, total reflection surface, and exit surface of the light flux controlling member in the present embodiment are set so that the surface light source device 200 satisfies the following two conditions.
  • the light emission angles at which the luminous intensity is 20%, 30%, 40%, and 50% with respect to the maximum luminous intensity are b 20 , b 30 , b 40 , and b 50 (where b 50 ⁇ b 40 ⁇ b 30 and ⁇ b 20), the light emitting device 23 passes through the optical axis LA of the light emitting element, in cross-section in a direction parallel with the irradiated plate 12, when the optical axis LA as 0 °, emitted from the light emitting device 23
  • the light emission angles at which the luminous intensity is 20%, 30%, 40%, and 50% with respect to the maximum luminous intensity are c 20 , c 30 , c 40 , and c 50 (where c 50 ⁇ c 40 ⁇ When c 30 ⁇ c 20), b 2 / C 20, b 30 / c 30, b 40 / c 40, and none of the b 50 / c 50 satisfies the following equation (3). (P / t ⁇ 0.65)
  • the light emitting device 23 condenses light on the substrate 11 side where the light emitting device is not arranged in the thickness direction of the surface light source device 100, and diffuses light in the width direction of the surface light source device 100. Represents what to do. As described above, when a plurality of light emitting devices 23 are arranged, a streak-like dark portion (muscle unevenness) is likely to occur between the light emitting devices 23. On the other hand, when the light emitted from the light emitting device 23 satisfies the above formula (3), the luminance on the side of the substrate 11 where the light emitting device 23 is not disposed is increased, and streak unevenness hardly occurs in the vicinity of the light emitting device 23. .
  • region can be made more than 0.9 with respect to the maximum brightness
  • the minimum luminance with respect to the maximum luminance is more than 0.9, when a person actually observes the surface light source device 100, the stripe unevenness in the width direction of the surface light source device 100 is hardly recognized.
  • the light emitting device 23 emits light in the direction of 7.0 ° when the direction of the optical axis LA is 0 ° in the cross section perpendicular to the irradiated plate 12 through the optical axis LA of the light emitting element.
  • the intensity of light is a 11 , ⁇ tan ⁇ 1 (t / 2L) ⁇ ° (t is the distance between the above-mentioned irradiated plates, and L is arranged on one substrate 11 in the direction along the pair of irradiated plates 12.
  • a 11 and a 12 are the following expression (2 Is satisfied. a 11 / a 12 ⁇ 0.5 (2)
  • the above equation (2) specifies the luminous intensity of light emitted from the light emitting device 23 to the cross section perpendicular to the irradiated plate 12 of the surface light source device 200. And with respect to the light intensity a 2 of the light emitted toward the irradiated plate 12 near the substrate 11 where the light emitting device 23 is not disposed, the light a 1 emitted toward the irradiated plate 12 near the light emitting device 23 It represents that the luminous intensity is less than 0.5, that is, relatively small (see FIG. 10).
  • the luminance near the light emitting device is the highest, and the luminance near the substrate on which the light emitting device is not arranged tends to be the lowest. And when these brightness
  • the minimum luminance (the substrate 11 on which the light emitting device 23 is not disposed) with respect to the maximum luminance of the entire light emitting surface of the surface light source device 200 luminance in the vicinity of the light emitting device 23. It is possible to set the brightness in the vicinity to more than 0.2. If the minimum luminance with respect to the maximum luminance is more than 0.2, when a person actually observes the surface light source device 200, uneven brightness in the length direction of the surface light source device 200 becomes difficult to be recognized.
  • the shape of the light flux controlling member is controlled so as to satisfy the above expressions (2) and (3).
  • the light flux controlling member collects light on the substrate side on which the light emitting device is not arranged in the thickness direction of the surface light source device, and can diffuse the light in the thickness direction of the surface light source device. Therefore, it is possible to make a surface light source device in which streak unevenness is difficult to be visually recognized in the vicinity of the light emitting device and the luminance is sufficiently high near the center in the length direction.
  • the surface light source device of the present invention can be used as a display device in combination with a display member 440, for example, as shown in FIG.
  • the display member 440 is not particularly limited as long as it performs various displays using light emitted from the surface light source device 100.
  • the surface light source device of the present invention has sufficient luminance even in a region far from the light source. In addition, brightness unevenness hardly occurs in the vicinity of the light source. Therefore, the surface light source device of the present invention is very useful as a light source for internally illuminated signboards used indoors and outdoors, for example.

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Abstract

面光源装置は、一対の基板と、一対の基板間に配置された、一対の被照射板と、一対の基板の一方または両方に配置された複数の発光装置と、を有する。発光装置の、光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度、および｛ｔａｎ－１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは被照射板間の間隔、Ｌは一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔を示す）方向、もしくは｛ｔａｎ－１（ｔ／２Ｌ）｝°方向に出射する光の光度が所定の関係を満たす。また、発光装置から被照射板と垂直な面に出射する光の光度、および発光装置から被照射板と平行な面に出射する光の光度が、所定の関係を満たす。

Description

面光源装置および表示装置
　本発明は、面光源装置、およびこれを用いた表示装置に関する。
　内照式看板は、看板の内部に光源を配置して、看板自体を光らせる看板である。内照式看板は、告知効果に優れており、様々なところで使用されている。
　近年、内照式看板の光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されるようになっている。発光ダイオードは、小型である、電力効率がよい、鮮やかな色の発光をする、球切れの心配が無い、初期駆動特性に優れる、振動に強い、オンオフの繰返しに強い等の優れた特性を有している。
　発光ダイオードからの出射光は、その出射方向が制御されていないため、発光ダイオードをそのまま光源として使用した場合、光が拡散してしまい、被照射面を効率よく照らすことができない。そこで、発光ダイオードからの出射方向を制御するため、複数の発光ダイオードと、これらを覆う一つのレンズとを有する、面光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００９－２８９５０６号公報
　図１に、特許文献１に記載の面光源装置３００の被照射面の正面図を示す。当該面光源装置３００は、発光素子（発光ダイオード）３３０の光軸ＬＡに平行に被照射面３２が配置されている。図１では、光が照射されている領域を白色～黒色で示しており、他に比べて特に光の照射量が多く、明るく見える領域を黒色で示している。ここで、特許文献１に記載の面光源装置３００の光束制御部材（レンズ）３３１は、発光素子３３０の配列方向に集光機能がない。そのため、発光素子３３０から距離が遠くなるほど、光量不足となりやすく、暗部が生じやすかった。また、特許文献１に記載の面光源装置３００の光束制御部材３３１は、光の拡散機能を有さない。そのため、各発光素子３３０直近には明部（過剰に明るい領域）が生じ、複数の発光素子３３０間には、筋状の暗部が生じる。つまり、特許文献１に記載されているような従来の面光源装置では、発光素子から距離が遠い領域では、輝度が不十分となりやすく、さらに複数の発光素子間に輝度ムラ（以下、「筋ムラ」とも称する）が生じやすかった。
　本発明の目的は、複数の光源を含む面光源装置において、光源から遠い領域においても、十分に輝度が高く、さらに光源どうしの間においても、輝度ムラが生じ難い面光源装置、およびこれを含む表示装置を提供することである。
　本発明の面光源装置は、互いに略平行な一対の基板と、前記一対の基板間に、前記基板と略垂直に配置された、互いに略平行な一対の被照射板と、前記一対の基板のうちの一方または両方に、所定のピッチｐで、前記被照射板に平行に配置された複数の発光装置と、を有する面光源装置であって、前記発光装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材と、を含み、前記光束制御部材は、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、前記入射面で入射した光の一部を全反射する全反射面と、前記入射面で入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を出射する出射面と、を有し、前記出射面の形状は、前記発光素子の光軸を通り、かつ前記被照射板と平行な断面において直線状または凹状であり、前記光軸を通り、かつ前記被照射板と垂直な断面において直線状または凸状であり、ただし前記出射面は平面ではなく、前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔Ｌは、１０００ｍｍ～３０００ｍｍであり、前記被照射板間の間隔ｔは、３０ｍｍ～１５０ｍｍであり、前記ピッチｐおよび前記被照射板間の間隔ｔは、ｐ≦ｔを満たし、前記発光装置が、前記一対の基板の両方に配置されている場合、前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ１、｛ｔａｎ－１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ２とすると、ａ１およびａ２が以下の式（１）を満たし、
　ａ１／ａ２＜０．５　・・・（１）
　前記発光装置が、前記一対の基板のうちの一方のみに配置されている場合、前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ１１、｛ｔａｎ－１（ｔ／２Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ１２とすると、ａ１１およびａ１２が以下の式（２）を満たし、
　ａ１１／ａ１２＜０．５　・・・（２）
　前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ２０、ｂ３０、ｂ４０、およびｂ５０（ただし、ｂ５０＜ｂ４０＜ｂ３０＜ｂ２０）とし、前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と平行方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ２０、ｃ３０、ｃ４０、およびｃ５０（ただし、ｃ５０＜ｃ４０＜ｃ３０＜ｃ２０）とすると、ｂ２０／ｃ２０、ｂ３０／ｃ３０、ｂ４０／ｃ４０、およびｂ５０／ｃ５０が、以下の式（３）を満たす構成を採る。
　（ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂ２０／ｃ２０，ｂ３０／ｃ３０，ｂ４０／ｃ４０，ｂ５０／ｃ５０＜１　・・・（３）
　（ｐは、前記ピッチ、ｔは前記被照射板間の間隔を示す）
　本発明の表示装置は、上記の面光源装置と、表示部と、を有する。
　本発明の面光源装置によれば、光源から遠い領域においても、十分な輝度を有し、さらに光源どうしの間においても、輝度ムラが生じ難い。
図１は、従来の面光源装置の被照射面を示す正面図である。 図２Ａは実施の形態１に係る面光源装置の斜視図であり、図２Ｂは図２Ａに示すＡ－Ａ線における断面図であり、図２Ｃは図２Ａに示すＢ－Ｂ線における断面図である。 図３は、実施の形態１に係る面光源装置の発光装置の断面図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る面光源装置の光束制御部材の平面図であり、図４Ｂは底面図であり、図４Ｃは、図４Ａに示すＡ－Ａ線における断面図であり、図４Ｄは、図４Ａに示すＢ－Ｂ線における断面図である。 図５は、実施の形態１に係る面光源装置の発光装置から出射する光の模式図である。 図６は、実施の形態１に係る面光源装置の発光装置から出射する光の相対光度を表すグラフである。 図７Ａは、実施の形態１に係る面光源装置の発光面の長さ方向の相対輝度を表すシミュレーション結果であり、図７Ｂは、当該面光源装置の発光面の幅方向の相対輝度を表すシミュレーション結果である。 図８Ａは、比較用の面光源装置の発光面の長さ方向の相対輝度を表すシミュレーション結果であり、図８Ｂは、当該面光源装置の発光面の幅方向の相対輝度を表すシミュレーション結果である。 図９Ａは実施の形態２に係る面光源装置の斜視図であり、図９Ｂは図９Ａに示すＡ－Ａ線における断面図であり、図９Ｃは図９Ａに示すＢ－Ｂ線における断面図である。 図１０は、実施の形態２に係る面光源装置の発光装置から出射する光の模式図である。 図１１は、本発明の表示装置を示す模式図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　［実施の形態１］
　図２に、本発明の実施の形態１の面光源装置１００を示す。図２Ａは、面光源装置１００の斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＡ－Ａ線における断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示すＢ－Ｂ線における断面図である。
　図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、実施の形態１の面光源装置１００は、互いに略平行な一対の基板１１と、当該基板１１間に、当該基板１１に略垂直に配置された一対の被照射板１２と、基板１１上に所定のピッチ（中心間距離）ｐで一列に配置された複数の発光装置１３と、を有する。複数の発光装置１３は、被照射板１２と平行に配列されている。本実施の形態では、一対の基板１１の両方に発光装置１３が配置されており、各基板１１側から面光源装置１００の長さ方向中央側に光が照射される。当該面光源装置１００では、被照射板１２の少なくとも一方の面が、発光面として利用される。なお、本明細書では、一方の基板１１から他方の基板１１に向かう方向を「長さ方向」、発光装置１３の配列方向を「幅方向」、一方の被照射板１２から他方の被照射板１２に向かう方向を「厚み方向」とも称する。
　本実施の形態において、基板１１は、面光源装置１００の底面および天面を構成する、互いに略平行に配置された一対の矩形状の平板である。当該基板１１の互いに向かい合う面には、それぞれ複数の発光装置１３が所定のピッチｐで一列に固定されている。なお、基板１１は、複数の発光装置１３を保持可能であれば、矩形状の平板に限定されず、面光源装置１００の形状等にあわせて適宜選択される。また、基板１１の材料は、例えば樹脂や金属等とすることができる。さらに、基板１１自体が、光を反射する材料（例えば金属）から構成されていてもよく、基板１１の表面に、光を反射するための層（金属層や白色層）が形成されていてもよい。基板１１が発光装置１３から出射された光を反射すると、発光装置１３から基板方向に出射した光が、基板１１によって面光源装置１００の長さ方向中央側に反射され、面光源装置１００の長さ方向中央付近の輝度が高まりやすくなる。本実施の形態では、一対の被照射板１２に沿う方向における、一方の基板１１に配置された発光装置１３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２の端部までの間隔Ｌが、１０００ｍｍ～３０００ｍｍである。
　一方、被照射板１２は、面光源装置１００の側面を構成する、互いに略平行に配置された一対の矩形状の平板であり、基板１１および発光装置１３を挟み込むように位置決めされている。本実施の形態では、２枚の被照射板１２のいずれもが、発光装置１３から照射された光を拡散させつつ、当該光を透過させるための部材（以下、「拡散板」とも称する）からなるが、２枚の被照射板１２のうちの一方を、光を他方の被照射板１２（拡散板）側に反射するための反射板とすることもできる。拡散板は、発光装置１３から出射された光を透過可能な材料から構成されていればよく、例えば樹脂やガラス等からなる、光の拡散機能を有する板等とすることができる。また、反射板は、発光装置１３から出射された光を、拡散板側に反射可能であればよく、反射板自体が、光を反射する材料（例えば金属）から構成されていてもよく、反射板の表面に、光を反射するための層（金属層や白色層）が形成されていてもよい。
　ここで、本実施の形態において、向かい合う被照射板１２どうしの間隔ｔは、後述の発光装置１３どうしのピッチｐ（中心間距離）以上となるように、つまり、ｐ≦ｔを満たすように設定されている。被照射板１２間の間隔ｔは、具体的には３０ｍｍ～１５０ｍｍである。
　また、発光装置１３は、基板１１に一列に複数、所定のピッチｐで配置される。面光源装置１００が含む発光装置１３の個数は、面光源装置１００の用途や、必要とされる光量等に応じて適宜選択される。また、ピッチｐは、上記被照射板１２どうしの間隔ｔ以下に適宜設定される。
　各発光装置１３は、図３に示すように、それぞれ発光素子１３０および光束制御部材１３１を有する。当該発光装置１３から出射する光の光度は、光軸方向が最も大きく、光軸となす角度が大きくなるにしたがい、徐々に小さくなること（例えば、ランバーシアン配光）が好ましい。図３は、被照射板１２と平行な面における発光装置１３の断面図である。図３では、各部材の構造を明確に示すため、ハッチングを省略している。
　発光素子１３０は、面光源装置１００の光源である。発光素子１３０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等、発光面を有する素子であればよく、その種類は特に制限されない。発光素子１３０の光束制御部材１３１と対向する発光面（以下、単に「発光面」とも称する）の形状についても円形状、四角形状、封止樹脂付きのドーム形状等様々であり、特に制限されない。また、発光素子１３０の発光面の面積は、面光源装置１００の用途等に応じて適宜選択される。発光素子１３０は、光束制御部材１３１の底部に形成された凹部１３１ｅ内に配置されている（図３参照）。
　一方、光束制御部材１３１は、当該発光素子１３０から出射された光の進行方向を制御する。図３に示すように、光束制御部材１３１は、支持部（図示せず）によって発光素子１３０と位置決めされており、その中心軸ＣＡが発光素子１１０の光軸ＬＡと合致するように配置されている。光束制御部材１３１の材料は、発光素子１３０が発する光の波長を通過させるものであれば特に制限されない。光束制御部材１３１の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、ガラスが含まれる。光束制御部材１３１は、例えば射出成形により形成される。
　図４Ａに、本実施の形態の光束制御部材１３１の平面図を示し、図４Ｂに当該光束制御部材１３１の底面図を示し、図４Ｃに、図４Ａに示すＡ－Ａ線における断面図を示し、図４Ｄに、図４Ａに示すＢ－Ｂ線における断面図を示す。なお、図４ＡのＡ－Ａ線は、被照射板１２と略平行な線であり、図４ＡのＢ－Ｂ線は、被照射板１２と略垂直な線である。またこれらの線は、いずれも光束制御部材１３１の中心軸ＣＡ（発光素子１３０の光軸ＬＡ）を通る。なお、図４Ａ～Ｄでは、光束制御部材１３１の構造を明確に示すため、ハッチングを省略している。
　光束制御部材１３１は、発光素子１３０から出射された光を入射させる入射面１３１ａと、入射面１３１ａから入射した光の一部を全反射する全反射面１３１ｂと、入射面１３１ａで入射して直接到達した光、および全反射面１３１ｂで反射した光を出射させる出射面１３１ｃと、を有する。
　入射面１３１ａは、光束制御部材１３１の底部に形成された凹部１３１ｅの内面である。入射面１３１ａは、発光素子１３０と対向する位置に、発光素子１３０の光軸ＬＡと交わるように形成されている。また、入射面１３１ａは、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面である。入射面１３１ａは、凹部１３１ｅの天面を構成する内天面と、凹部１３１ｅの側面を構成する内側面とを有する。内天面は平面状であってもよく、下に凸または上に凸の曲面状であってもよいが、本実施の形態では、下に凸の曲面状に形成されている。また、内側面の内径は、内天面側から開口縁側にかけて、略一定であってもよく、内天面側から開口縁側に向かうにしたがい、漸増していてもよい。本実施の形態では、内側面の内径が、内天面側から開口縁側にかけて、略一定である。
　全反射面１３１ｂは、光束制御部材１３１の底部の外縁から出射面１３１ｃの外縁に延びる面である。全反射面１３１ｂは、光束制御部材１３１の中心軸ＣＡを取り囲むように形成された回転対称面であり、全反射面１３１ｂの直径は、入射面１３１ａ側（底部側）から出射面１３１ｃ側に向けて漸増している。全反射面１３１ｂを構成する母線は、外側（中心軸ＣＡから離れる側）に凸の円弧状曲線である（図４Ｃおよび図４Ｄ参照）。なお、本明細書における「全反射面」とは、発光素子１３０の発光中心から出射された光のうち、その面に到達した光を全反射させることを意図した面を意味する。全反射面１３１ｂにおいて、発光素子１３０の発光中心以外の位置から出射され、その面に到達した光の大部分は、全反射面１３１ｂで全反射するが、全反射面１３１ｂは、全ての光を全反射させることを意図した面ではない。
　出射面１３１ｃは、光束制御部材１３１において入射面１３１ａ（底部）の反対側に位置する面であり、光束制御部材１３１の中心軸ＣＡと交わるように形成されている。本実施の形態では、中心軸ＣＡを通り、被照射板１２と略平行方向の光束制御部材１３１の断面（図４Ｃ参照）における出射面１３１ｃの形状と、中心軸ＣＡを通り、被照射板１２と略垂直方向の光束制御部材１３１の断面（図４Ｄ参照）における出射面１３１ｃの形状とが相違する。具体的には、光束制御部材１３１の被照射板１２と略平行方向の断面における出射面１３１ｃの形状は、凹状または直線状（本実施の形態では凹状）であり、被照射板１２と略垂直方向の断面における出射面１３１ｃの形状は、凸状または直線状（本実施の形態では凸状）である。ただし、これらは同時に直線状とはならない。つまり、出射面１３１ｃは、平面にはならない。被照射板１２と略平行方向の断面における出射面１３１ｃの形状と、被照射板１２と略垂直方向の断面における出射面１３１ｃの形状との組み合わせの例として、凹状および直線状、直線状および凸状、および凹状および凸状が挙げられる。
　なお、全反射面１３１ｂの外縁と出射面１３１ｃの外縁との間には、必要に応じてフランジ（図示せず）が設けられていてもよい。また、本実施の形態では、入射面１３１ａおよび全反射面１３１ｂが直接接続されておらず、これらの間に他の面が形成されているが、入射面１３１ａおよび全反射面１３１ｂは、光束制御部材１３１の底部側で、直接接続されていてもよい。
　ここで、上記光束制御部材１３１の入射面１３１ａ、全反射面１３１ｂ、および出射面１３１ｃの具体的な形状は、面光源装置１００が以下に示す２つの条件を満たすように、それぞれ設定される。
　・第１の条件
　発光装置１３の、発光素子１３０の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置１３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ２０、ｂ３０、ｂ４０、およびｂ５０（ただし、ｂ５０＜ｂ４０＜ｂ３０＜ｂ２０）とし、発光装置１３の、発光素子１３０の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と平行方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置１３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ２０、ｃ３０、ｃ４０、およびｃ５０（ただし、ｃ５０＜ｃ４０＜ｃ３０＜ｃ２０）とすると（図６参照）、ｂ２０／ｃ２０、ｂ３０／ｃ３０、ｂ４０／ｃ４０、およびｂ５０／ｃ５０のいずれもが、以下の式（３）を満たす。
　（ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂｘ／ｃｘ＜１　・・・（３）
　（ｐは、前記ピッチ、ｔは被照射板間の間隔、ｘは前述のｂおよびｃの添字を示す）
　上記式（３）は、発光装置１３が、面光源装置１００の厚み方向では、面光源装置１００の長さ方向中央付近に光を集光し、面光源装置１００の幅方向では、光を拡散することを表している。複数の発光装置１３が配列されている場合、通常、発光装置１３の直近には過度に明るい領域（明部）が生じやすく、発光装置１３どうしの間に筋状の暗部（筋ムラ）が生じやすい。これに対し、発光装置１３から出射する光が、上記式（３）を満たすと、面光源装置１００の長さ方向中央付近における輝度が高まると共に、発光装置１３近傍で筋ムラが生じ難くなる。そして、面光源装置１００の発光面において、発光装置１３表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域の最大輝度に対する、当該領域における最小輝度を０．９超とすることができる。当該最大輝度に対する、最小輝度が０．９超であると、人が実際に面光源装置１００を観察した際、面光源装置１００の幅方向における筋ムラが認識され難くなる。
　・第２の条件
　発光装置１３の、発光素子１３０の光軸ＬＡを通り、かつ被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸ＬＡ方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ１、｛ｔａｎ－１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは上述の被照射板間の間隔、Ｌは一対の被照射板１２に沿う方向における、一方の基板１１に配置された発光装置１３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ２とすると、ａ１およびａ２が以下の式（１）を満たす。
　ａ１／ａ２＜０．５　・・・（１）
　上記式（１）は、発光装置１３から、被照射板１２と垂直な断面に出射する光の光度について特定するものである。そして、発光装置１３から面光源装置１００の長さ方向中央付近の被照射板１２に向けて出射する光の光度ａ２に対して、発光装置１３近傍の被照射板１２に向けて出射する光ａ１の光度が、０．５未満である、すなわち比較的少ないことを表している（図５参照）。
　本実施の形態のような構成を有する面光源装置では、発光装置近傍の輝度が最も高く、面光源装置の長さ方向中央付近の輝度が最も低くなりやすい。そして、これらの輝度差が大きいと、面光源装置の長さ方向中央付近が非常に暗く見えやすくなる。これに対し、上記光度比（ａ１／ａ２）を０．５未満とすると、面光源装置１００の長さ方向中央付近に進む光の量を多くすることができる。そして、上述の式（３）と共に式（１）を満たすことで、面光源装置１００の発光面全体の最大輝度（発光装置１３近傍の輝度）に対する最小輝度（被照射板１２の長さ方向中央付近の輝度）を０．２超とすることが可能となる。当該最大輝度に対する最小輝度が０．２超であると、人が実際に面光源装置１００を観察した際、面光源装置１００の長さ方向における輝度ムラが認識され難くなる。
　（面光源装置の配光特性のシミュレーション）
　図２に示す構造を有する実施の形態１の面光源装置１００の発光面の輝度、および発光装置から各方向に出射する光の光度をシミュレーションした。このとき、面光源装置１～７における光束制御部材１３１の出射面１３１ｃの形状は、いずれも図４に示す形状とした。すなわち、出射面１３１ｃの被照射板１２と略平行方向の断面における形状は凹状とし、被照射板１２と略垂直方向の断面における形状は平板状とした。ただし、各面光源装置ごとに光束制御部材１３１の出射面１３１ｃの形状（曲率等）を適宜変更した。また、比較のため、市販の光束制御部材を用いた面光源装置の輝度、および発光装置から各方向に出射する光の光度もシミュレーションした。市販の光束制御部材として、入射面が平面状であり、出射面が凹状（すり鉢形状）であり、かつ凹状の斜面に複数のプリズム形状が輪帯状に形成されたものを使用した。なお、当該市販の光束制御部材は、出射面の被照射板と略平行方向の断面における形状と、出射面の被照射板と略垂直方向の断面における形状とが同一である。また、面光源装置１、２、および６では、発光装置１３を一方の基板１１につき、それぞれ８個ずつ配置すると仮定し、面光源装置３、４、５、および７では、発光装置１３を一方の基板１１につき、それぞれ９個ずつ配置すると仮定した。さらにそのピッチｐは５０ｍｍとした。また、一方の基板１１に配置された発光装置１３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２端部までの間隔Ｌは２０００ｍｍ、一対の被照射板１２間の間隔ｔは５０ｍｍまたは６０ｍｍと仮定した。
　シミュレーションにより算出された、上述の式（１）におけるａ１／ａ２の値、式（３）におけるｂ２０／ｃ２０、ｂ３０／ｃ３０、ｂ４０／ｃ４０、およびｂ５０／ｃ５０の値を表１および表２に示す。さらに、各面光源装置１００の発光面全体における最小輝度／最大輝度が０．２超であるか否かの評価、および、面光源装置１００の発光面のうち、発光装置１３表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域における、最小輝度／最大輝度が０．９超であるか否かの評価も表１および表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図７Ａに、上記面光源装置２（ｔ＝５０ｍｍ）の、被照射板１２（拡散板）の基板１１側端部から１０００ｍｍまでの範囲（図２Ａにおいて、矢印Ｃで示す領域）の相対輝度値、すなわち長さ方向の相対輝度値を示す。図７Ａの横軸は、被照射板１２（拡散板）の基板１１側端部からの位置を示す。また、図７Ｂに、上記面光源装置２（ｔ＝５０ｍｍ）の、被照射板１２の基板１１側端部から２００ｍｍの位置（図２Ａにおいて、矢印Ｄで示す領域）における相対輝度値、すなわち幅方向の相対輝度値を示す。図７Ｂの横軸は、発光装置の配列方向中央に位置する発光装置の中心からの位置を示す。同様に、図８Ａおよび図８Ｂに、上記面光源装置４（ｔ＝５０ｍｍ）の長さ方向および幅方向の相対輝度値を示す。
　また、表１および表２に示されるように、上記式（３）を満たす面光源装置はいずれも、発光装置表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域における最大輝度／最小輝度が０．９超となり、発光装置どうしの間に生じる筋ムラが目立ちにくい（図７Ｂ参照）。これに対し、上記式（３）を満たさない面光源装置では、上記最大輝度／最小輝度が０．９以下となり、発光装置どうしの間に暗部が生じ、筋ムラが視認されやすくなる（図８Ｂ参照）。
　さらに、表１および表２に示されるように、上記式（３）を満たし、かつ上記式（１）を満たす面光源装置はいずれも、面光源装置の発光面全体における最小輝度／最大輝度が０．２超となり、面光源装置の長さ方向中央においても、十分な輝度を有する（図７Ａ参照）。これに対し、上記式（３）および式（１）を満たさない面光源装置では、面光源装置の発光面における最小輝度／最大輝度が０．２以下となり、面光源装置の長さ方向中央付近で、輝度が低下する（図８Ａ参照）。
　なお、表１および表２に示されるように、同一の光束制御部材を含む面光源装置であっても、一対の被照射板の間隔ｔが変わると、式（１）や式（３）を満たさなくなることがある。したがって、光束制御部材の形状は、面光源装置の一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔Ｌや、一対の被照射板間の間隔ｔ、発光装置を配置するピッチｐ等に合わせて、適宜選択する必要がある。
　（効果）
　上述のように、本実施の形態の面光源装置では、一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔や、一対の被照射板間の間隔、発光装置の配列ピッチ等に応じて、上述の式（１）および式（３）を満たすように、光束制御部材の形状を制御する。これにより、発光装置が含む光束制御部材によって、面光源装置の厚み方向では、面光源装置の長さ方向中央側に光を集め、面光源装置の厚み方向では、光を拡散させることが可能となる。したがって、発光装置近傍で筋ムラが視認され難く、さらに、長さ方向中央付近における輝度が十分に高い面光源装置とすることが可能となる。
　［実施の形態２］
　図９に、本発明の実施の形態２の面光源装置２００を示す。図９Ａは、面光源装置２００の斜視図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すＡ－Ａ線における断面図であり、図９Ｃは、図９Ａに示すＢ－Ｂ線における断面図である。
　図９に示すように、実施の形態２の面光源装置２００は、互いに略平行な一対の基板１１と、当該基板１１間に、当該基板１１に略垂直に配置された一対の被照射板１２と、基板１１上に所定のピッチｐで一列に配置された複数の発光装置２３と、を有する。なお、複数の発光装置２３は、被照射板１２と平行に配列されている。本実施の形態では、一対の基板１１の一方のみに発光装置２３がそれぞれ配置されており、一方の基板１１側から他方の基板１１側に向けて光が照射される。なお、実施の形態１の面光源装置１００と同一の構成については、同一の符番を付し、説明を省略する。
　本実施の形態の発光装置２３は、発光素子および光束制御部材を有し、発光素子については、実施の形態１の発光装置１３における発光素子と同様である。一方、光束制御部材は、発光素子から出射された光の進行方向を制御するものであり、支持部によって発光素子と位置決めされており、その中心軸ＣＡが発光素子の光軸ＬＡと合致するように配置されている。ここで、光束制御部材は、発光素子から出射された光を入射させる入射面と、入射面で入射した光の一部を全反射する全反射面と、入射面で入射した光の一部、および反射面で反射した光を出射させる出射面と、を有する。当該光束制御部材の入射面、全反射面、および出射面は、実施の形態１の光束制御部材と同様である。
　ここで、本実施の形態における光束制御部材の入射面、全反射面、および出射面の具体的な形状は、面光源装置２００が以下に示す２つの条件を満たすように、それぞれ設定される。
　・第１の条件
　発光装置２３の、発光素子の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置２３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ２０、ｂ３０、ｂ４０、およびｂ５０（ただし、ｂ５０＜ｂ４０＜ｂ３０＜ｂ２０）とし、発光装置２３の、発光素子の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と平行方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置２３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ２０、ｃ３０、ｃ４０、およびｃ５０（ただし、ｃ５０＜ｃ４０＜ｃ３０＜ｃ２０）とすると、ｂ２０／ｃ２０、ｂ３０／ｃ３０、ｂ４０／ｃ４０、およびｂ５０／ｃ５０のいずれもが、以下の式（３）を満たす。
　（ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂｘ／ｃｘ＜１　・・・（３）
　（ｐは、前記ピッチ、ｔは被照射板間の間隔、ｘは前述のｂおよびｃの添字を示す）
　上記式（３）は、発光装置２３が、面光源装置１００の厚み方向では、発光装置が配置されていない基板１１側に光を集光し、面光源装置１００の幅方向では、光を拡散することを表している。前述のように、複数の発光装置２３が配列されている場合、通常、発光装置２３どうしの間に筋状の暗部（筋ムラ）が生じやすい。これに対し、発光装置２３から出射する光が、上記式（３）を満たすと、発光装置２３が配置されていない基板１１側の輝度が高まると共に、発光装置２３近傍で筋ムラが生じ難くなる。そして、面光源装置２００の発光面において、発光装置２３表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域の最大輝度に対する、当該領域における最小輝度を０．９超とすることができる。当該最大輝度に対する、最小輝度が０．９超であると、人が実際に面光源装置１００を観察した際、面光源装置１００の幅方向における筋ムラが認識され難くなる。
　・第２の条件
　発光装置２３の、発光素子の光軸ＬＡを通り、かつ被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸ＬＡ方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ１１、｛ｔａｎ－１（ｔ／２Ｌ）｝°（ｔは上述の被照射板間の間隔、Ｌは一対の被照射板１２に沿う方向における、一方の基板１１に配置された発光装置２３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ１２とすると、ａ１１およびａ１２が以下の式（２）を満たす。
　ａ１１／ａ１２＜０．５　・・・（２）
　上記式（２）は、発光装置２３から、面光源装置２００の被照射板１２と垂直な断面に出射する光の光度について特定するものである。そして、発光装置２３が配置されていない基板１１付近の被照射板１２に向けて出射する光の光度ａ２に対して、発光装置２３近傍の被照射板１２に向けて出射する光ａ１の光度が、０．５未満である、すなわち比較的少ないことを表す（図１０参照）。
　本実施の形態のような構成を有する面光源装置では、発光装置近傍の輝度が最も高く、発光装置が配置されていない基板付近の輝度が最も低くなりやすい。そして、これらの輝度差が大きいと、面光源装置の長さ方向において、一方が明るく視認され、他方が暗く視認される。これに対し、上記光度比（ａ１１／ａ１２）を０．５未満とすると、発光装置２３が配置されていない基板１１側に進む光の量を多くすることができる。そして、式（３）と共に式（２）を満たす場合には、面光源装置２００の発光面全体の最大輝度（発光装置２３近傍の輝度）に対する最小輝度（発光装置２３が配置されていない基板１１付近の輝度）を０．２超とすることが可能となる。当該最大輝度に対する最小輝度が０．２超であると、人が実際に面光源装置２００を観察した際、面光源装置２００の長さ方向における輝度ムラが認識され難くなる。
　（効果）
　上述のように、本実施の形態の面光源装置でも、一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔や、一対の被照射板間の間隔、発光装置の配列ピッチ等に応じて、上述の式（２）および式（３）を満たすように、光束制御部材の形状を制御する。これにより、光束制御部材が、面光源装置の厚み方向では、発光装置が配置されていない基板側に光を集め、面光源装置の厚み方向では、光を拡散させることが可能となる。したがって、発光装置近傍で筋ムラが視認され難く、さらに、長さ方向中央付近における輝度が十分に高い面光源装置とすることが可能となる。
　［その他］
　本発明の面光源装置は、例えば図１１に示すように、表示部材４４０と組み合わせて表示装置として用いることができる。表示部材４４０は、面光源装置１００が発する光を利用して、各種表示を行うものであれば特に制限されない。
　本出願は、２０１７年２月３日出願の特願２０１７－０１８７２０に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明の面光源装置は、光源から遠い領域においても十分な輝度を有する。また、光源近傍において、輝度ムラが生じ難い。したがって、本発明の面光源装置は、例えば、屋内、屋外で使用する内照式看板の光源等として非常に有用である。
　１００、２００、３００　面光源装置
　１１　基板
　１２　被照射板
　１３、２３　発光装置
　１３０、３３０　発光素子
　１３１、３３１　光束制御部材
　１３１ａ　入射面
　１３１ｂ　全反射面
　１３１ｃ　出射面
　１３１ｅ　凹部
　ＣＡ　中心軸
　ＬＡ　光軸

Claims (3)

  1. 　互いに略平行な一対の基板と、
    　前記一対の基板間に、前記基板と略垂直に配置された、互いに略平行な一対の被照射板と、
    　前記一対の基板のうちの一方または両方に、所定のピッチｐで、前記被照射板に平行に配置された複数の発光装置と、
    　を有する面光源装置であって、
    　前記発光装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材と、を含み、
    　前記光束制御部材は、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、前記入射面で入射した光の一部を全反射する全反射面と、前記入射面で入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を出射する出射面と、を有し、
    　前記出射面の形状は、前記発光素子の光軸を通り、かつ前記被照射板と平行な断面において直線状または凹状であり、前記光軸を通り、かつ前記被照射板と垂直な断面において直線状または凸状であり、ただし前記出射面は平面ではなく、
    　前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔Ｌは、１０００ｍｍ～３０００ｍｍであり、
    　前記被照射板間の間隔ｔは、３０ｍｍ～１５０ｍｍであり、
    　前記ピッチｐおよび前記被照射板間の間隔ｔは、ｐ≦ｔを満たし、
    　前記発光装置が、前記一対の基板の両方に配置されている場合、
    　前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ１、｛ｔａｎ－１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ２とすると、ａ１およびａ２が以下の式（１）を満たし、
    　ａ１／ａ２＜０．５　・・・（１）
    　前記発光装置が、前記一対の基板のうちの一方のみに配置されている場合、
    　前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ１１、｛ｔａｎ－１（ｔ／２Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ１２とすると、ａ１１およびａ１２が以下の式（２）を満たし、
    　ａ１１／ａ１２＜０．５　・・・（２）
    　前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ２０、ｂ３０、ｂ４０、およびｂ５０（ただし、ｂ５０＜ｂ４０＜ｂ３０＜ｂ２０）とし、
    　前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と平行方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ２０、ｃ３０、ｃ４０、およびｃ５０（ただし、ｃ５０＜ｃ４０＜ｃ３０＜ｃ２０）とすると、ｂ２０／ｃ２０、ｂ３０／ｃ３０、ｂ４０／ｃ４０、およびｂ５０／ｃ５０が、以下の式（３）を満たす、
    　（ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂ２０／ｃ２０，ｂ３０／ｃ３０，ｂ４０／ｃ４０，ｂ５０／ｃ５０＜１　・・・（３）
    　（ｐは、前記ピッチ、ｔは前記被照射板間の間隔を示す）
    　面光源装置。
  2. 　前記光束制御部材の前記出射面の形状が、前記発光素子の光軸を通り、かつ前記被照射板と平行な断面において凹状であり、前記光軸を通り、かつ前記被照射板と垂直な断面において凸状である、請求項１に記載の面光源装置。
  3. 　請求項１または２に記載の面光源装置と、
    　表示部と、
    　を有する、表示装置。
     
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